Что такое паттерны проектирования в Java
Изучите паттерны проектирования в Java, их типы и примеры применения для создания гибких и масштабируемых систем!
Паттерны проектирования — это проверенные и широко используемые решения для распространенных проблем, возникающих в процессе проектирования программного обеспечения. Они представляют собой шаблоны, которые можно адаптировать и применять в различных ситуациях.
В Java существует множество паттернов проектирования, которые можно разделить на три основных типа:
- Порождающие паттерны: Эти паттерны связаны с процессом создания объектов и обеспечивают гибкость и повторное использование кода. Примеры таких паттернов: Singleton, Factory Method, Abstract Factory, Builder, Prototype.
- Структурные паттерны: Они определяют способы композиции классов и объектов для создания новых структур. Примеры структурных паттернов: Adapter, Bridge, Composite, Decorator, Facade, Flyweight, Proxy.
- Поведенческие паттерны: Эти паттерны определяют взаимодействие между объектами и облегчают обмен информацией между ними. Примеры поведенческих паттернов: Chain of Responsibility, Command, Interpreter, Iterator, Mediator, Memento, Observer, State, Strategy, Template Method, Visitor.
Примеры паттернов проектирования в Java
Давайте рассмотрим некоторые популярные паттерны проектирования на примерах Java-кода.
Singleton
Singleton — это порождающий паттерн, который гарантирует, что класс имеет только один экземпляр и предоставляет глобальную точку доступа к этому экземпляру.
public class Singleton < private static Singleton instance; private Singleton() < >public static synchronized Singleton getInstance() < if (instance == null) < instance = new Singleton(); >return instance; > >
Adapter
Adapter — это структурный паттерн, который позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе.
interface EuropeanPlug < void useEuropeanPlug(); >class BritishPlug < void useBritishPlug() < System.out.println("Using British plug"); >> class PlugAdapter implements EuropeanPlug < private BritishPlug britishPlug; public PlugAdapter(BritishPlug britishPlug) < this.britishPlug = britishPlug; >@Override public void useEuropeanPlug() < britishPlug.useBritishPlug(); >> Observer
Observer — это поведенческий паттерн, который определяет отношение «один-ко-многим» между объектами. Когда один объект (субъект) изменяется, все зависимые объекты (наблюдатели) уведомляются об этом и автоматически обновляются.
import java.util.ArrayList; import java.util.List; interface Observer < void update(String news); >class NewsChannel implements Observer < private String news; @Override public void update(String news) < this.news = news; System.out.println("News updated: " + news); >> class NewsAgency < private List<Observer> observers = new ArrayList<>(); public void addObserver(Observer observer) < observers.add(observer); >public void removeObserver(Observer observer) < observers.remove(observer); >public void notifyObservers(String news) < for (Observer observer : observers) < observer.update(news); >> > Использование паттернов проектирования в Java помогает создавать гибкие, масштабируемые и понятные системы. Изучение этих паттернов является важным шагом в становлении опытным Java-разработчиком. 😊
Паттерны в Джаве
Java – объектно-ориентированный язык программирования. Он относится к общему назначению. Используется программистами на практике достаточно часто. Обладает широким функционалом и неплохой работоспособностью.
Можно отнести Java к языкам программирования кроссплатформенного характера. На нем пишут мобильный и компьютерный софт. Пример успешного проекта – Minecraft.
Во время коддинга и проектирования утилит необходимо использовать разного рода объекты и компоненты. В данной статье речь зайдет о том, что собой представляют паттерны. Предстоит разобраться в основах их применения. Данные пригодится как начинающим программистам, так и тем, кто уже долгое время в разработке.
Определение
Шаблоны проектирования – это паттерны. Представляют собой готовые для применения на практике решения часто возникающих в коддинге задач. Не выступают в качестве классом или библиотек, подключаемых к проекту. Паттерны проектирования – нечто большее.
Реализация оных осуществляется в каждом отдельно взятом случае. Требуют подобные объекты пристального внимания со стороны разработчика. Если паттерн неправильно или неграмотно применить, это приведет к серьезным затруднениям.
Паттерн – повторяемая архитектурная конструкция, представляющая готовое решение проблемы проектирования в рамках некоторого регулярно возникающего контекста. Готовый шаблон, которые не является законченным образцом. Он может быть прямо преобразован в кодификацию.
Объектно-ориентированные паттерны соответствующего «вида» — это отношение и взаимодействие между классами и объектами. Стоит обратить внимание на то, что конечные классы и объекты, используемые утилитой, не предопределяются.
Преимущества и недостатки
Паттерны в Java – то, что поможет программерам быстрее решать некоторые, наиболее распространенные задачи, с минимальными временными и силовыми затратами. Перед их внедрением в код стоит выяснить преимущества и недостатки инструментария.
Плюсы
К сильным сторонам компонента относят следующие моменты:
- Снижение сложности разработки. Достигается за счет наличия готовый абстракций для решения целого блока выявленных проблем.
- Каждый шаблон дает алгоритму собственное имя. Это облегчает контакты между разрабами. Люди способны ссылаться на известные шаблоны без существенных трудностей.
- Унификация деталей решений – модулей, элементов проекта. Это снижает количество ошибок при релизе.
- Напоминает внедрение библиотек.
Если грамотно подобрать шаблон, можно пользоваться им для конкретной задачи снова и снова. Это экономит время и силы разработчика.
Минусы
К слабым сторонам рассматриваемого объекта коддинга относят:
- Усложнение приложения. Это происходит, если программер слепо следует установленному «макету».
- Желание попробовать конкретный шаблон без реальных оснований. Это – не лучшее решение, которое способно довести кодификацию до критических ошибок, сбоев и неполадок.
- Для того, чтобы софт функционировал предельно грамотно и правильно, нельзя использовать паттерны, дублируя их.
Стоит обратить внимание и на то, что любой шаблон проектирования может быть заменен разработчиком при помощи обычного программного кода.
О типах
Все patterns можно разделить на несколько разновидностей. Они будут отвечать за примеры решений конкретных задач:
- Порождающие. Представлены механизмами инициализации. Помогают создавать объекты удобными методами.
- Структурные. Отвечают за определение отношений типа «класс-объект». Это дает возможность совместного взаимодействия и работы.
- Поведенческие. Применяются тогда, когда необходимо справиться с упрощением взаимодействия между различными сущностями в кодификации.
Pattern – достаточно удобный компонент, который требует вдумчивого и грамотного применения. Он, как и все остальные объекты программного кода, обладает сильными и слабыми сторонами.
Порождающий тип
Объекты можно создавать при помощи паттернов. Но сначала требуется изучить «макеты», которые отвечают за инициализацию. К ним относят следующие разновидности:
- Singleton. Носит название «Одиночка». Отвечает за ограничение создания одного экземпляра класса. Обеспечивает доступ к единственному объекту.
- Abstract Factory – абстрактная фабрика. Супер фабрика используется для получения фабрики. После – оная применяется для организации объектов.
- Factory – фабрика. Применяется тогда, когда есть суперкласс с несколькими подклассами. На основе ввода нужно вернуть один из подкласса.
- Builder. Называется «Строитель». Применяется для создания сложного объекта с использованием простых объектов. Он со временем отвечает за появление большего компонента от малого и простого.
- Prototype – прототип. Шаблон, который создает дублированный объект с большей производительностью. Вместо нового создается возвращаемый клон существующего элемента.
И это – только начало. Юзерам предстоит разобраться в других вариантах шаблонов.
Структурный тип
В книге Head First Patterns обязательно рассматривается структурный тип:
- Adapter. Конвертер между несовместимыми объектами. Через него можно объединить интерфейсы, которые изначально не соединяются.
- Composite. Компоновщик, отвечающий за использование одного класса для представление древовидной структуры.
- Proxy. Это – заместитель. Дает функциональность другого класса.
- Flyweight. Легковес. Вместо того, чтобы использовать большое количество схожих между собой объектов, они применяются повторно.
- Facade. Обеспечивает элементарный интерфейс для клиентов. Юзеры будут применять его для контактирования с системой.
- Bridge. Мост, который делает определенные классы независимыми от тех, что используются при реализации интерфейсов.
- Decorator. Это – способ обеспечения новых функциональных возможностей существующего компонента кода. Его структура в ходе операций не будет привязываться.
Больше подробностей о каждом из вариантов можно посмотреть в специализированной литературе типа Head First Patterns.
Поведенческий тип
Последняя категория шаблонов предусматривает такие варианты:
- Template Method. Определяет основу алгоритма. Дает шанс наследникам переопределять часть алгоритмических шагов. Структура оных не будет корректироваться.
- Mediator. Дает возможность предоставления класса посредника. Он будет обрабатывать все коммуникации между разными classes.
- Chain of Responsibility. Не дает столкнуться с жесткой зависимостью отправителя запроса от его получателя. Сам запрос будет обрабатываться несколькими объектами.
- Observer. С ним одни компоненты следят и реагируют на события с другими.
- Strategy. Стратегия может корректироваться во время исполнения исходной кодификации.
- Command. Команда, которая объявляет метод для проделывания конкретной манипуляции.
- State. Поведение элемента корректируется в зависимости от его состояния.
- Visitor. Упрощает операции над группированием связанных объектов.
- Interpreter. Контролирует грамматику простого языка в зоне обнаруженной проблемы.
- Iterator. Последовательно предоставляет доступ к компонентам элемента коллекции. Система не знает его ключевого представления.
А еще есть Memento. Так называется шаблон-хранитель. Применяется тогда, когда нужно сохранить состояние объекта. Позже оно должно быть восстановлено приложением.
Можно изучить книгу Head First Patterns, чтобы лучше разобраться в теме. Но лучше закончить специализированные дистанционные онлайн курсы. Они обучат основам Джавы и его «макетам» проектирования.
Также в Otus существует специальный курс «Архитектура и шаблоны проектирования», посвященный паттернам. Не пропустите!